טכנולוגיה חדשה של גלאי פוטו קוונטי

טכנולוגיה חדשה שלגלאי פוטו קוונטי

קוונטום שבב הסיליקון הקטן בעולםגלאי פוטו

לאחרונה, צוות מחקר בבריטניה עשה פריצת דרך חשובה במזעור הטכנולוגיה הקוונטית, הם שילבו בהצלחה את הגלאי הקוונטי הקטן ביותר בעולם בשבב סיליקון. היצירה, שכותרתה "גלאי אור קוונטי משולב אלקטרוני משולב אלקטרוני", מתפרסמת ב- Science Advances. בשנות השישים של המאה הקודמת, מדענים ומהנדסים מיניאטורים מיניאטורים לראשונה למיקרו -צ'יפס זולים, חידוש שהוביל בעידן המידע. כעת, מדענים הפגינו לראשונה את שילובם של גזורי פוטו קוונטיים דקים יותר מאשר שיער אנושי על שבב סיליקון, מה שמקרב אותנו צעד אחד יותר לעידן של טכנולוגיה קוונטית המשתמשת באור. למימוש הדור הבא של טכנולוגיית מידע מתקדמת, ייצור בקנה מידה גדול של ציוד אלקטרוני ופוטוני בעל ביצועים גבוהים הוא הבסיס. ייצור טכנולוגיית קוונטים במתקנים מסחריים קיימים הוא אתגר מתמשך למחקר אוניברסיטאי וחברות ברחבי העולם. היכולת לייצר חומרה קוונטית בעלת ביצועים גבוהים בקנה מידה גדול היא קריטית למחשוב קוונטי, מכיוון שאפילו בניית מחשב קוונטי דורשת מספר גדול של רכיבים.

חוקרים בבריטניה הדגימו גלאי פוטו קוונטי עם שטח מעגלים משולב של 80 מיקרון בלבד על 220 מיקרון. גודל כה קטן מאפשר למגני פוטו קוונטיים להיות מהירים מאוד, וזה חיוני לפתיחת מהירות גבוההתקשורת קוונטיתומאפשרת פעולה במהירות גבוהה של מחשבים קוונטיים אופטיים. השימוש בטכניקות ייצור מבוססות וזמינות מסחרית מאפשר יישום מוקדם לאזורי טכנולוגיה אחרים כמו חישה ותקשורת. גלאים כאלה משמשים במגוון רחב של יישומים באופטיקה קוונטית, יכולים לפעול בטמפרטורת החדר ומתאימים לתקשורת קוונטית, חיישנים רגישים במיוחד כמו גלאי גל כבידה עדכניים, ובעיצוב מחשבים קוונטיים מסוימים.

למרות שגלאים אלה הם מהירים וקטנים, הם גם רגישים מאוד. המפתח למדידת אור קוונטי הוא הרגישות לרעש קוונטי. מכניקת הקוונטים מייצרת רמות רעש זעירות ובסיסיות בכל המערכות האופטיות. התנהגות רעש זה חושפת מידע על סוג האור הקוונטי המועבר במערכת, יכולה לקבוע את הרגישות של החיישן האופטי, וניתן להשתמש בה כדי לשחזר באופן מתמטי את המצב הקוונטי. המחקר הראה כי הפיכת הגלאי האופטי לקטן ומהיר יותר לא הפרידה לרגישות שלו למדידת מצבים קוונטיים. בעתיד, החוקרים מתכננים לשלב חומרה טכנולוגית קוונטית משבשת אחרת לסולם השבבים, לשפר עוד יותר את היעילות של החדשגלאי אופטיובדוק אותו במגוון יישומים שונים. כדי להפוך את הגלאי לזמין יותר, צוות המחקר ייצר אותו באמצעות מזרקות זמינות מסחרית. עם זאת, הצוות מדגיש כי חשוב להמשיך להתמודד עם האתגרים של ייצור מדרגי באמצעות טכנולוגיית קוונטים. מבלי להפגין ייצור חומרה קוונטית מדרגית באמת, ההשפעה והיתרונות של טכנולוגיית הקוונטים יתעכבו ומוגבלים. פריצת דרך זו מסמנת צעד חשוב לקראת השגת יישומים בקנה מידה גדול שלטכנולוגיה קוונטית, והעתיד של מחשוב קוונטי ותקשורת קוונטית מלא באפשרויות אינסופיות.

איור 2: תרשים סכמטי של עקרון המכשיר.